Adsorción DEFINICIONES ELEMENTALES ELEMENTALES PREGUNTA
RESPUESTA
¿Cómo se clasifican los adsorbentes por el tamaño de sus poros?
- Microporos: menores a 2 nm - Mesoporos: entre 2 y 50 nm - Macroporos: mayores de 50 nm (típicamente 200 a 2000 nm) En una solución electrolítica debido a las fuertes interacciones de largo alcance existentes entre los iones en la disolución, los coeficientes de actividad difieren bastante de la unidad incluso en disoluciones diluidas Dado que los procesos de adsorción son generalmente exotérmicos, al aumentar la temperatura disminuye la cantidad adsorbida La constante de disociación esta asociada al número de especies iónicas libres en solución por unidad de concentración, lo cual es inversamente proporcional al grado de adsorción que el carbón activado presenta, debido a que este adsorbente posee mayor afinidad con compuestos No Polares. Por tanto el ácido occiacético es el que se adsorbe en mayor proporción, seguido del ácido acético y por último el HCN. - Macro transporte - Micro transporte - Adsorción Nivel de actividad de la adsorción depende de la concentración de la sustancia en el agua, la temperatura y la polaridad de la sustancia. Una sustancia polar (lo que significa que es soluble en agua) no puede ser eliminada o es malamente eliminada por el carbón activo, una sustancia no polar puede ser totalmente eliminada eliminada por el carbón activo. No es posible, ya que el helio es un gas noble y por tanto no es posible que actúen fuerzas de atracción de Van der Waals o de enlaces químicos sobre el, es imposible que el helio (o cualquier gas noble) forme compuestos o enlaces sobre cualquier superficie debido a que sus niveles energéticos están completos Tanto la absorción como la absorción, son fenómenos provocados por una diferencia de potencial químico, en el caso de la absorción, el soluto migrante, posee menor potencial químico en la fase absorbente que en el gas, produciéndose así el movimiento de partículas desde este último hasta la fase absorbente. En el caso de la adsorción el soluto presenta menor potencial químico en la superficie que en el gas donde se encuentra, obligándolo a adherirse, para igualar el potencial. Al aumentar la superficie de adsorbente y la concentración de adsorbato, aumenta la cantidad adsorbida. Una isoterma involucra concentración y cantidad adsorbida especifica. La cinética se determina con el método diferencial para múltiples tiempos, y tiene la misma forma exponencial, análogamente a la ecuación
¿Cómo se comportan los coeficientes de actividad en una solución electrolítica?
¿Cómo varia la adsorción en función de la temperatura? ¿Cuáles de los siguientes ácidos se adsorbe en mayor proporción en carbón activado. Explique su respuesta? Ácido acético (Ka = 1.8E-5), Ácido occiacético (Ka = 1.5E-4) ó HCN (Ka = 4.9E-10)
¿Cuáles son las tres etapas del proceso de adsorción en el carbón activado? ¿De qué factores depende la actividad de la adsorción?
¿Es posible realizar adsorción gaseosa con Helio? Explique.
¿Qué diferencia existe entre la absorción de gases de la adsorción de superficie en términos fisicoquímicos?
¿Qué efecto tiene la superficie del adsorbente y la concentración del adsorbato en la adsorción? ¿Qué es la cinética de adsorción?
q=kcn pero n y k son distintos ¿Qué es una isoterma de adsorción? Mencione 3 Relación entre la cantidad adsorbida (x) y la que conozca. concentración (c) de la disolución en el equilibrio; Freundlich, Langmuir y BET. La relación entre la cantidad de sustancia adsorbida por un adsorbente y la presión o concentración de equilibrio a una temperatura constante se denomina isoterma de adsorción ¿Qué isotermas se explican como adsorciones en Isotermas de Brunauer, Emmentt y Teller capas multimoleculares? ¿Qué tipos de relaciones interfásicas existen en la adsorción? A través de sus respectivas gráficas describa los tipos de adsorción existentes y clasifíquelas como adsorciones químicas o físicas.
Gas – Sólido, Líquido – Sólido Tipo 1: Adsorción Química
Tipo 2: Adsorción Física
Tipo 3: Adsorción Física
Tipo 4: Adsorción Física
Tipo 5: Adsorción Física
Ver libro página 827 Se llama adsorción al fenómeno de acumulación de partículas sobre una superficie. La sustancia que se adsorbe es el adsorbato y el material sobre el cual lo hace es el adsorbente. El proceso inverso de la adsorción es la desorción. Describa a través de una ecuación la isoterma de X/m =KCn. Freundlich. X/m =sustancia adsorbida por gramo de carbón activo ce =diferencia de concentración (entre antes y después) k, n = constantes específicas. 1 Escriba la ecuación de la isoterma de Freundlich, identificando sus términos. kC n Donde : sustancia adsorbida por gramo de carbón activo C : diferencia de concentración (entre antes y después) k n : constantes específicas Establezca la diferencia entre adsorción y absorción, Cuando una sustancia se adhiere a una superficie se ejemplifique ambos términos. habla de adsorción, es este caso, la sustancia se adhiere a la superficie interna del carbón activo. Cuando la sustancia es absorbida en un medio diferente esto es llamado absorción. cuando un gas es atraído dentro de una solución se habla de absorción Explique la variación de la velocidad de adsorción La adsorción es un proceso rápido cuya velocidad al haber cambio de temperatura y de la cantidad aumenta la temperatura, pero desciende cuando adsorbida. aumenta la cantidad adsorbida. Explique en términos termodinámicos los valores de La adsorción es un proceso espontáneo, es decir G es negativa, y en general esta asociada con un aumento en G, H y S del fenómeno de la adsorción. el orden del adsorbato, lo que significa que S es negativa, por lo cual y de acuerdo con la ecuación G=H - T S, es generalmente exotérmica, lo que quiere decir que H es negativo. Explique gráficamente como se comporta la velocidad de adsorción en función de la temperatura para una interfase líquido - sólido. Defina: adsorción, desorción.
adsorbato,
adsorbente
y
,
Explique gráficamente como se comporta la velocidad de adsorción en función de la temperatura para una interfase líquido - sólido.
Explique gráficamente el comportamiento del nivel de adsorción en función de la solubilidad del adsorbato en la fase de donde se extrae.
Mencione 2 diferencias entre la adsorción química y física. (que no sea el tipo de fuerzas de interacción entre moléculas)
Mencione 3 propiedades que debería tener un adsorbente ideal.
Mencione dos factores que afectan en la adsorción de compuestos presentes en el agua.
Para mejorar la capacidad de adsorción, determine para cada uno de los siguientes factores, como se lograría este efecto: temperatura, presión y humedad.
Por definición, ¿es posible afirmar que el grado de adsorción es una propiedad coligativa?
1. La adsorción física es la más frecuente, mientras que la adsorción química se manifiesta, únicamente, cuando el adsorbente y el adsorbato tienden a formar un compuesto. 2. El proceso de adsorción física puede invertirse con facilidad; por el contrario, la adsorción química es difícil de revertir y generalmente tiene lugar con mayor lentitud que en el caso anterior. 3. La adsorción física está asociada con una entalpía de adsorción numéricamente inferior a -40 kj mol-1, mientras que valores numéricamente mayores a -80 kj mol-1 son característicos de la adsorción química. 4. La entalpía de adsorción física es comparable a la entalpía de condensación, mientras que la entalpía de adsorción química es comparable a la entalpía de las reacciones químicas. 5. La capa adsorbida en la adsorción física puede variar en espesor, desde una molécula a muchas moléculas, debido a que las fuerzas de Van der Waals se pueden extender desde una capa de moléculas a otras. En cambio, la adsorción química no puede, por sí misma, dar lugar a una capa de más de una molécula de espesor, debido a la especificidad del enlace entre el adsorbente y el adsorbato. - Debe ser afín con la mayor cantidad posible de sustancias para adsorber. - Debe poseer la menor afinidad posible con la fase o solvente de donde se obtiene el adsorbato. - Debe ser fácil de recuperar. - La forma de su partícula debe ser tal, que su área superficial sea máxima, y su volumen sea mínimo. 1. El tipo de compuesto que desee ser eliminado. Los compuestos con elevado peso molecular y baja solubilidad se absorben más fácilmente. 2. La concentración del compuesto que desea ser eliminado. Cuanto más alta sea la concentración, más carbón se necesitará. 3. Presencia de otros compuestos orgánicos que competirán con otros compuestos por los lugares de adsorción disponibles. 4. El pH del agua. Por ejemplo, los compuestos ácidos se eliminan más fácilmente a pHs bajos. Temperatura: cuanto más baja sea la temperatura, mejor será la capacidad de adsorción. Presión: cuanto mayor sea la presión, mayor será la capacidad de adsorción. Humedad: cuanto más baja sea la humedad, mayor será la capacidad de adsorción. Una propiedad coligativa se define idealmente como: todo aquel fenómeno en solución, proporcional al
número de partículas disueltas, y que no depende de la naturaleza del soluto. En el caso del grado de adsorción, este si depende de la naturaleza del soluto, pues es la relación electrostática con el disolvente, la que hace posible la adsorción. Teniendo en cuenta a las fuerzas de interacción Cuando estas fuerzas son del tipo dipolo-dipolo, entre las moléculas de adsorbente y adsorbato, se dipolo-dipolo inducido o fuerzas de dispersión, se usa acepta la existencia de dos tipos fundamentales de el término de adsorción física, cuando las fuerzas son adsorción, ¿cuales son? explique cada una. enlaces covalentes se aplica el término de adsorción química.
JUSTIFICACION DEL MÉTODO PREGUNTA
RESPUESTA
¿Cuál es el objetivo de realizar la experiencia dos diferentes temperaturas? ¿Que otro método se puede utilizar para cuantificar la cantidad de Ácido Acético adsorbida?
Para analizar el efecto que tiene la temperatura sobre el grado de adsorción en condiciones controladas. - Medición de conductividad eléctrica en el agua. - Precipitación de una sal de acetato insoluble en agua, y posterior cuantificación. Evidentemente para esta práctica se estará utilizando la adsorción física, ya que la adsorción se utilizará como un proceso de separación, ya que para recuperar el adsorbente y la sustancia adsorbida es necesaria una separación de la mezcla, ya que lo que se adhiere al carbón activado (utilizado como sólido) son las moléculas y no los iones de adsorbato Adsorbente es el carbón activado y adsorbato es el ácido acético, los cuales se dejarán reposar el sistema durante un día completo a temperatura constante. Para seleccionar el adsorbente, debe tomarse en cuenta, la naturaleza polar del adsorbato y seleccionar uno que posea la máxima afinidad. Ejemplos: Para ácido acético y otros compuestos polares, se recomienda un adsorbente polar como el gel de sílice, sulfato de bario, vidrio o cuarzo, para adsorber hexano o compuestos similares (no polares) se recomienda el carbón activado. Debe hacerse en forma lenta, para evitar la formación de vórtices, que provoquen la disminución de la adsorción, además debe hacerse durante un periodo de tiempo considerable para maximizar su efecto.
¿Qué tipo de adsorción se observa en la práctica de laboratorio, física o química? Explique
En el sistema a estudiar quien es el adsorbente y quien el adsorbato, ¿cómo logrará que estos lleguen al equilibrio? Explique la selección de un adsorbente según el tipo de adsorbato que se tiene, mencione por lo menos dos ejemplos además de los contenidos en la práctica
Justifique la forma de agitación de las soluciones de ácido acético con carbón activo.
JUSTIFICACIÓN DE REACTIVOS PREGUNTA
RESPUESTA
¿De qué depende el grado de adsorción del carbón activo y en qué tipo de sustancias es más efectivo?
El grado de adsorción depende del peso molecular del adsorbato, el carbón activo es mucho mas eficiente en no electrolitos que en electrolitos desde una solución.
¿Por qué se puede usar el carbón activado para la adsorción de ácido acético? ¿Qué característica posee el carbón activo para que sea utilizado en el proceso de adsorción en la industria? Escriba por lo menos tres adsorbentes diferentes que se puedan utilizar con el adsorbato propuesto en la práctica. Justifique el uso de las cantidades tanto de carbón activado como de ácido acético.
El carbón activo se produce específicamente para alcanzar una superficie interna muy grande (entre 500 - 1500 m 2 /g). esta superficie interna grande hace que el carbón tenga una adsorción ideal - Gel de sílice - Sulfato de bario - Vidrio o cuarzo
PARAMETROS PREGUNTA
RESPUESTA
¿Qué significado tiene la cantidad de NaOH requerido para titular las soluciones? De argumentos que aprueben o desaprueben el uso de la isoterma de Langmuir en la presente práctica. Describa con amplitud el procedimiento acompañado de las ecuaciones necesarias que le permitirán calcular la isoterma de adsorción. Describa con detalle el procedimiento que utilizara para calcular la concentración al equilibrio del adsorbato utilizado Escriba los parámetros de medición y los de control para esta práctica, indicando el instrumento para su determinación. Explique como se cuantifica el grado de adsorción en el desarrollo de la practica, ¿se podrá utilizar este método con otro soluto como el Hexano? Explique.
Permite determinar la cantidad de acido acético aun existente en las soluciones.
